实验三 进程调度模拟程序
1. 目的和要求
1.1. 实验目的
用高级语言完成一个进程调度程序，以加深对进程的概念及进程调度算法的理解。
1.2. 实验要求
1.2.1例题：设计一个有 N个进程并发执行的进程调度模拟程序。
进程调度算法：采用最高优先级优先的调度算法（即把处理机分配给优先级最高的进程）和先来先服务（若优先级相同）算法。
(1). 每个进程有一个进程控制块（PCB）表示。进程控制块包含如下信息：进程名、优先级、到达时间、需要运行时间、已用CPU时间、进程状态等等。
(2). 进程的优先级及需要的运行时间可以事先人为地指定，进程的运行时间以时间片为单位进行计算。
(3). 每个进程的状态可以是就绪 r（ready）、运行R（Running）、或完成F（Finished）三种状态之一。
(4). 就绪进程获得 CPU后都只能运行一个时间片。用已占用CPU时间加1来表示。
(5). 如果运行一个时间片后，进程的已占用 CPU时间已达到所需要的运行时间，则撤消该进程，如果运行一个时间片后进程的已占用CPU时间还未达所需要的运行时间，也就是进程还需要继续运行，此时应将进程的优先数减1（即降低一级），然后把它插入就绪队列等待调度。
(6). 每进行一次调度程序都打印一次运行进程、就绪队列中各个进程的 PCB，以便进行检查。
(7). 重复以上过程，直到所要进程都完成为止。
思考：作业调度与进程调度的不同？
1.2.2实验题A：编写并调试一个模拟的进程调度程序，采用“最高优先数优先”调度算法对N（N不小于5）个进程进行调度。
“最高优先级优先”调度算法的基本思想是把CPU分配给就绪队列中优先数最高的进程。
(1). 静态优先数是在创建进程时确定的，并在整个进程运行期间不再改变。
(2). 动态优先数是指进程的优先数在创建进程时可以给定一个初始值，并且可以按一定规则修改优先数。例如：在进程获得一次CPU后就将其优先数减少1，并且进程等待的时间超过某一时限（2个时间片时间）时增加其优先数等。
(3). （**）进程的优先数及需要的运行时间可以事先人为地指定，（也可以由随机数产生）。
(4). （**）在进行模拟调度过程可以创建（增加）进程，其到达时间为进程输入的时间。
0．
1.2.3实验题B：编写并调试一个模拟的进程调度程序，采用“基于时间片轮转法”调度算法对N（N不小于5）个进程进行调度。 “轮转法”有简单轮转法、多级反馈队列调度算法。
(1). 简单轮转法的基本思想是：所有就绪进程按 FCFS排成一个队列，总是把处理机分配给队首的进程，各进程占用CPU的时间片长度相同。如果运行进程用完它的时间片后还未完成，就把它送回到就绪队列的末尾，把处理机重新分配给队首的进程。直至所有的进程运行完毕。（此调度算法是否有优先级？）
(2). 多级反馈队列调度算法的基本思想是：
将就绪队列分为N级（N＝3～5），每个就绪队列优先数不同并且分配给不同的时间片：队列级别越高，优先数越低，时间片越长；级别越小，优先数越高，时间片越短。
系统从第一级调度，当第一级为空时，系统转向第二级队列，.....当处于运行态的进程用完一个时间片，若未完成则放弃CPU，进入下一级队列。
当进程第一次就绪时，进入第一级队列。
(3). （**）考虑进程的阻塞状态B（Blocked）增加阻塞队列。进程的是否阻塞和阻塞的时间由产生的“随机数”确定（阻塞的频率和时间长度要较为合理）。注意进程只有处于运行状态才可能转换成阻塞状态，进程只有处于就绪状态才可以转换成运行状态。
2. 实验内容
根据指定的实验课题：A（1），A（2），B（1）和B（2）
完成设计、编码和调试工作，完成实验报告。
注：带**号的条目表示选做内容。
3. 实验环境
可以选用Turbo C作为开发环境。也可以选用Windows下的VB，CB等可视化环境，利用各种控件较为方便。自主选择实验环境。
4. 实验原理及核心算法参考程序段
动态优先数（优先数只减不加）：
#include<stdio.h> #include<string.h> #include<time.h> #define N 3 typedef struct jcb{ char name[10];//进程名 int reqtime;//要求服务时间 int prio;//优先级 int runtime;//运行时间 char status; }PCB; int intarr=0,intfin=0;//到达进程个数，完成进程个数 PCB pcbarr[24],pcbfin[24]; void Mune() { printf(" "); printf(" |------------------------------------------------| "); printf(" | 进程调度模拟程序 | "); printf(" |------------------------------------------------| "); printf(" | 0:退出 | "); printf(" | 1:运行（最高优先级优先算法） | "); printf(" | 2:插入 | "); printf(" | 3:删除 | "); printf(" |------------------------------------------------| "); printf("请选择<0~3>："); } void Input()//手动输入 { int i; int n=0; printf("请输入进程个数:"); scanf("%d",&n); for(i=0;i<n;i++,intarr++) { printf(" 第%d个进程： 请输入进程名:",i+1); scanf("%s",pcbarr[intarr].name); printf("请输入要求服务时间:"); scanf("%d",&pcbarr[intarr].reqtime); pcbarr[intarr].prio=N;//优先级为3 if(i==0) pcbarr[intarr].status='r'; else pcbarr[intarr].status='w'; } } void Output()//输出排序后队列 { int i=0; printf(" 运行队列的是 "); printf(" name reqtime runtime prio status "); if(intarr!=0){ printf("N%d %s %d %d %d %c ",i,pcbarr[i].name,pcbarr[i].reqtime,pcbarr[i].runtime,pcbarr[i].prio,pcbarr[i].status); } printf(" 就绪队列的是 "); printf(" name reqtime runtime prio status "); for(i=1;i<intarr;i++){ printf("N%d %s %d %d %d %c ",i,pcbarr[i].name,pcbarr[i].reqtime,pcbarr[i].runtime,pcbarr[i].prio,pcbarr[i].status); } printf(" 已完成队列的是 "); printf(" name reqtime runtime prio status "); for(i=0;i<intfin;i++){ printf("N%d %s %d %d %d %c ",i,pcbfin[i].name,pcbfin[i].reqtime,pcbfin[i].runtime,pcbfin[i].prio,pcbfin[i].status); } printf(" ********************************************* "); } //按优先级排序 void Sort() { int i,j; PCB temp; for(i=0;i<intarr-1;i++) { for(j=i+1;j<intarr;j++) { if(pcbarr[i].prio<pcbarr[j].prio) { temp=pcbarr[i]; pcbarr[i]=pcbarr[j]; pcbarr[j]=temp; } } } pcbarr[0].status='r'; for(i=1;i<intarr;i++) { pcbarr[i].status='w'; } } void running() { int slice,i,k; slice=1; for(i=1;i<((N+1)-pcbarr[0].prio);i++) slice=slice*2; for(i=1;i<=slice;i++) { pcbarr[0].runtime++; if (pcbarr[0].runtime==pcbarr[0].reqtime) break; } if(pcbarr[0].runtime==pcbarr[0].reqtime) { printf(" 进程 [%s] 已完成. ",pcbarr[0].name); pcbfin[intfin]=pcbarr[0]; for(k=0;k<=intarr;k++) { pcbarr[k]=pcbarr[k+1]; } intarr--; intfin++; } else { if(pcbarr[0].prio>1) pcbarr[0].prio--; } } void Delete() { char b[20]; int i,j,key=0; printf("请输入要删除的进程名："); scanf("%s",b); for(i=0;i<intarr;i++) { if(strcmp(b,pcbarr[i].name)==0) { key=1; for(j=i;j<=intarr;j++) { pcbarr[j]=pcbarr[j+1]; } intarr--; } } for(i=0;i<intfin;i++) { if(strcmp(b,pcbfin[i].name)==0) { key=1; for(j=i;j<=intfin;j++) { pcbfin[j]=pcbfin[j+1]; } intfin--; } } if(key==0) { printf("查找不到该进程！"); } } main() { int chose; Input(); Output(); while(1) { Mune(); scanf("%d",&chose); switch(chose) { case 0:exit(0);break; case 1:running();break; case 2:Input();break; case 3:Delete();break; default:printf("输入错误!"); } Sort(); Output(); } }